Summary

Live-cell imaging av sensoriska celler orgel Precursor i intakt Drosophila Puppor

Published: May 27, 2011
doi:

Summary

I denna video beskriver vi en metod för levande cell imaging av asymmetriskt dela sensoriska celler orgel stamceller och epidermala celler i intakta<em> Drosophila</em> Puppor

Abstract

Sedan upptäckten av grönt fluorescerande protein (GFP), har det skett en revolutionerande förändring i användningen av live-cell imaging som ett redskap för att förstå grundläggande biologiska mekanismer. Striking Framstegen har varit särskilt tydlig i Drosophila, vars omfattande verktygslåda av mutanter och transgena linjer ger en bekväm modell för att studera evolutionärt-bevarad utvecklings-och cellbiologiska mekanismer. Vi är intresserade av att förstå de mekanismer som styr cellens öde specifikation i den vuxna perifera nervsystemet (PNS) i Drosophila. Svinborst som täcker huvudet, bröstkorgen, buken, benen och vingarna av den vuxna flugan är individuella mechanosensory organ, och har studerats som modellsystem för att förstå mekanismerna bakom Notch-beroende beslut cells öde. Sinnesorgan föregångare (SOP) cellerna i microchaetes (eller små borst), distribueras i hela epitelet i PUPP-thorax, och anges under de första 12 timmarna efter debuten av pupariation. Efter specifikation, SOP celler börjar dela sig segregerande determinanten cellen öde Numb till en dottercell under mitosen. Numb fungerar som en cell-autonoma hämmare av Notch signalväg.

Här visar vi en metod för att följa protein dynamik i SOP cellen och dess avkomma inom intakt PUPP-thorax med en kombination av vävnad-specifika Gal4 drivrutiner och GFP-märkta proteiner fusion 1,2. Denna teknik har den fördelen framför fixerat eller odlade explants eftersom det tillåter oss att följa hela utvecklingen av ett organ från specifikation av neurala föregångare till tillväxt och terminal differentiering av orgeln. Vi kan därför direkt korrelerar förändringar i cellens beteende förändringar i terminal differentiering. Dessutom kan vi kombinera de lever bildteknik med mosaik analys med en repressible cell markör (MARCM) för att bedöma dynamiken i taggade proteiner i mitotiska SOP i muterad eller wildtype förhållanden. Med denna teknik har vi och andra avslöjade nya insikter i reglering av asymmetrisk celldelning och kontroll av Notch signalering aktivering i SOP celler (exempel referenser 1-6,7, 8).

Protocol

<p class="jove_content"<strong> Material som behövs:</strong> Dissection stereomikroskop, dubbelsidig tejp, standard objektglas och täckglas, dissektion pincett (storlek 5 eller 5,5), mjuk borste, silikon vakuum fett, 5cc spruta, Whatman papper, konfokala eller epifluorescensmikroskop med digitalkamera och bild Förvärvet programvara.</p><p class="jove_title"> 1. PUPP-Dissection</p><ol><li> Sätt upp ett kors (med lämplig kombination av Gal4 linje och en GFP taggad fusionsprotein i UAS kontroll) eller flyger plats från ett lager du önskar bild i flera färska flaskor vid 25 ° C.</li><li> SOP celler i allmänhet börjar att föröka sig på PUPP-bröstkorgen på arton timmar efter debut av pupariation väljer vi därför "vita" puppor från lämplig fluga lager eller kors. Vit puppor har PUPP-morfologi, men har en opigmenterad PUPP-fallet, vilket tyder på att det har pupariated inom en timme.</li><li> Vänta cirka 18 timmar.</li><li> Lägg en bit dubbelhäftande tejp på bilden. Samla puppor och följa de PUPP-ärendet till dubbelhäftande tejp med den ventrala sidan nedåt. Ta tag i kanten på gällocket (den runda luckan på den främre ryggfenan spets PUPP-fallet) med pincett</li><li> Lyft försiktigt, ta bort och kassera gällocket, avslöjar chefen för omogna flugan.</li><li> Använd pincett för att börja riva längs sidan av PUPP-fallet. Lyft midsection av PUPP-fallet från sönderrivna sidan och ta med den över till motsatt sida, antingen ta bort den helt eller koppla den till bandet, avslöjar bröstkorgen och främre delen av buken. (<strong> Not</strong>: Det finns ett gap mellan u-flugan och PUPP-fallet. Var noga med att inte punktera flyga så väggen i fallet är trasiga.)</li><li> Börjar såga längs samma sida av PUPP-fallet mot den bakre änden. Återigen, vara noga med att inte punktera den flyga. Dra PUPP-målet till motsatt sida av flugan och trycker den på dubbelhäftande tejp. Buken bör nu vara fullt exponerade. Placera mjuk borste direkt under chefen för flugan. När flugan sitter fast i borsten och fri från PUPP-fallet, använd borste för att försiktigt lyfta flyga från glaset.</li></ol><p class="jove_title"> 2. PUPP-Montering</p><p class="jove_content"> Efter dissektion är puppor sedan monteras mellan bild och täckglas:</p><ol start="8"><li> Isolerat puppor bort från fallet kan sedan placeras på mitten av en glasskiva ryggsidan uppåt.</li><li> Gör en fyrkantig ram av Whatman papper 18X18mm lämnar en 10×10 mm öppning i mitten. Doppa papperet i vatten tills mättad. Placera runt puppor.</li><li> Med hjälp av en 5 cc spruta fylld med silikon vakuum fett, tillämpa en enhetlig lager fett runt Whatman ramen. Fettet lagret ska rymmas inom täckglas (figur 1) och tjockleken bör endast lite större än PUPP-diameter.</li><li> Placera en liten droppe vatten (1 l) i mitten av en 22×22 mm täckglas och placera täckglas på ovanstående förberedelser så att den lilla vattendroppe i kontakt med ytan som du vill bilden, notum i detta fall). Komprimera försiktigt för att bilda en komplett tätning av vakuum fett och platt kontaktyta mellan täckglas och PUPP-nagelband.</li><li> Prep kan sedan avbildas på omvänd eller upprätt microcopes, antingen epifluorecence, konfokala (laserskanning eller spinning disk typ) eller två-photon konfokala. Om du är försiktig, kan vuxna flugor återvinnas efter flera dagar.</li></ol><p class="jove_title"> 3. Representativa resultat:</p><p class="jove_content"> Använda en SOP-specifik Gal4 linje (<em> Neuralized</em>-Gal4) skar till GFP taggade proteiner för att märka mitotiska spindeln (tubulin eller Tau-GFP) eller histonproteiner (H2B-GFP), kan man observera division plan SOP celldelning, längd av cellcykeln, eller antal mitotisk divisioner med tid förfaller imaging<sup> 9</sup>. Andra fusionsproteiner som riktar cellulära organeller såsom Rab-GTPases att markera olika endocytic fack (Rab5-GFP för tidig endosomes eller Rab11 GFP för återvinning endosomes) eller proteiner viktiga i Notch-signalering förordning (Numb-, partner Numb-GFP, eller Sanpodo -GFP) kan ge viktiga insikter i de mekanismer som asymmetrisk celldelning och membranprotein människohandel<sup> 2,3,7,10,11</sup>.</p><p class="jove_content"<img src="/files/ftp_upload/2706/2706fig1.jpg" alt="Figure 1" /<br /><strong> Figur 1: PUPP-dissektion och montering. A.</strong> Steg för steg-bilder visar proceduren för att ta bort PUPP-fallet och förbereda intakt puppor för montering och levande cell imaging. Puppor tas bort från flaskan och placerade, bröst uppåt på dubbel tejp ansluten till en glasskiva. Första kolumnen, borttagning av gällock och riva längs sidan av PUPP-fallet. Andra kolumnen, borttagning av PUPP-fallet från bröstkorg och buk-regionen. Den fria puppa är då lyfts från PUPP-fallet med en mjuk borste.<strong> B.</strong> Montering puppor mellan bild och täckglas. Puppa placeras dorsal-sida upp på glasplatta, omgiven av en fuktad ram av Whatman papper. En kontinuerlig sträng med silikon vakuum fett extruderade från en 5cc spruta funktioner för att försegla bild-täckglas kombination, skydda puppan från såväl uttorkning och upphöja täckglas så att den vilar lätt på PUPP-thorax. En liten droppe vatten (1 l) i gränssnittet mellan täckglas och thorax nagelband förbättrar bildkvaliteten avsevärt vid användning av nedsänkning mål (vatten eller olja).<a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/2706/2706fig1_large.jpg"> Klicka här för att visa en större bild</a>.</p><p class="jove_content"<img src="/files/ftp_upload/2706/2706fig2.jpg" alt="Figure 2" /<br /><strong> Figur 2: Representant bilder av levande SOP celler och differentierade yttre sinnesorgan tagit hjälp av vår PUPP-dissektion och montering förfarande. En</strong>. Bilder ur en tidsserie av en mitotiska SOP cell som manifesterar aktin-GFP fusionsprotein under kontroll av<em> Neuralized-</em> Gal4 (<em> Neur-</em> Gal4/UAS-actin-GFP), not kortikala ansamling av aktin vid klyvningen fåran (1 bild / varje 2 minuter).<strong> B</strong>. SOP dotter celler samtidigt uttrycker partner Numb-RFP (röd) och Rab5-GFP drivs av<em> Neuralized-</em> Gal4 Notera den asymmetriska fördelningen av Pon-RFP i en dottercell (pIIb) och distribution av tidig endosomes i både dottern celler.<strong> C</strong>. Volym rendering av ett z-serien tas differentierade yttre sinnesorgan i ett sent puppstadium. Cuticle strukturer, t.ex. mechnosensory borst och epidermal hår avslöjades av nagelband autofluorescens (röd). Dessutom har vi använt MARCM systemet att uttrycka LGL-GFP (drivs av<em> Neuralized-</em> Gal4) i en delmängd av sensoriska celler orgel föregångare (grön). (Dessa bilder var alla förvärvats med hjälp av en Nikon C1 scanning konfokalmikroskop med en 60X 1,45 NA mål)</p>

Discussion

<p class="jove_content"> I denna video visar vi en teknik för att isolera och montering<em> Drosophila</em> Pupaefor levande cell imaging av SOP celler på PUPP-notum. Borttagning av puppor från PUPP-fallet kräver en stadig hand, lämpliga verktyg och lite övning, men är lätt att lära. Det är viktigt att iscensättningen av puppor göras noggrant, för att säkerställa relativt enkel dissektion och fånga spridningen fas av SOP utveckling. När monterade, kommer puppor fortsätta att utveckla mellan bild och täckglas, och i de flesta fall kommer att nå pharate vuxna scenen, och så småningom Eclose. Enligt vår erfarenhet kan cellen avbildas under loppet av flera timmar. Denna montering teknik är inte begränsad till observation av PNS föregångare celler på PUPP-thorax, men kan användas för att visualisera alla celler som ligger nära nagelbanden ytan och tillgängliga för mikroskop målet, (observera att observationer görs i ett skede då det PUPP-fallet kan ta bort utan att döda puppan, vanligen cirka 10 till 14h efter puparium bildning). Vi har framgångsrikt visualiserat Junktional proteiner, cytoskelettala proteiner och vesikler regulatorer handel med PUPP-epitelceller (opublicerade data).</p><p class="jove_content"> Den PUPP-montage Tekniken har också gett oss möjlighet att utveckla en metod för att bilden cuticular strukturer i sent skede puppor med hjälp av scanning konfokalmikroskop, för att visualisera morfologi mechanosensory borst och epidermal hårstrån med hjälp av den inneboende autofluorescens av nagelbanden. Dessa bilder påminner svepelektronisk micrographs av fluga nagelband, men kan förvärvas från levande djur, och ger oss möjlighet att samtidigt visualisera cuticular morfologi och uttryck av GFP fluorescens<sup> 6,7,12</sup>.</p>

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

<p class="jove_content"> Vi vill tacka J. Knoblich (IMP, Wien) och M. Gonzalez-Gaitan (universitetet i Genève) för<em> Drosophila</em> Lager och Shinya Inoue och Christian Sardet, vars marina embryo montering tekniker inspiration för utvecklingen av denna teknik. Detta protokoll utvecklades ursprungligen i YN Jan laboratorium. FR och DZ stöds av NIH RO1 NS059971 bidrag, Pennsylvania Tobak uppgörelsefonden och Fox Chase Cancer Center.</p>

Materials

  • Scotch double stick tape
  • Glass slide
  • 18mmX18mm coverslip
  • Forceps
  • Whatman paper
  • Dow corning Silicone vacuum grease
  • 5 ml syringe
  • Pipetter
  • Confocal or epifluorescence microscope

References

  1. Gho, M., Bellaiche, Y., Schweisguth, F. Revisiting the Drosophila microchaete lineage: a novel intrinsically asymmetric cell division generates a glial cell. Development. 126, 3573-3584 (1999).
  2. Roegiers, F., Younger-Shepherd, S., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Two types of asymmetric divisions in the Drosophila sensory organ precursor cell lineage. Nat Cell Biol. 3, 58-67 (2001).
  3. Bellaiche, Y., Gho, M., Kaltschmidt, J. A., Brand, A. H., Schweisguth, F. Frizzled regulates localization of cell-fate determinants and mitotic spindle rotation during asymmetric cell division. Nat Cell Biol. 3, 50-57 (2001).
  4. Emery, G., Knoblich, J. A. Endosome dynamics during development. Curr Opin Cell Biol. 18, 407-415 (2006).
  5. Roegiers, F., Younger-Shepherd, S., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Bazooka is required for localization of determinants and controlling proliferation in the sensory organ precursor cell lineage in Drosophila. Proc Natl Acad Sci U S A. 98, 14469-14474 (2001).
  6. Roegiers, F. Frequent unanticipated alleles of lethal giant larvae in Drosophila second chromosome stocks. Genetics. 182, 407-410 (2009).
  7. Tong, X. Numb independently antagonizes Sanpodo membrane targeting and Notch signaling in Drosophila sensory organ precursor cells. Mol Biol Cell. 21, 802-810 (2010).
  8. Jafar-Nejad, H. Sec15, a Component of the Exocyst, Promotes Notch Signaling during the Asymmetric Division of Drosophila Sensory Organ Precursors. Dev Cell. 9, 351-363 (2005).
  9. Karbowniczek, M. The evolutionarily conserved TSC/Rheb pathway activates Notch in tuberous sclerosis complex and Drosophila external sensory organ development. J Clin Invest. 120, 93-102 (2010).
  10. Coumailleau, F., Furthauer, M., Knoblich, J. A., Gonzalez-Gaitan, M. Directional Delta and Notch trafficking in Sara endosomes during asymmetric cell division. Nature. 458, 1051-1055 (2009).
  11. Emery, G. Asymmetric rab11 endosomes regulate delta recycling and specify cell fate in the Drosophila nervous system. Cell. 122, 763-773 (2005).
  12. Justice, N., Roegiers, F., Jan, L. Y., Jan, Y. N. Lethal giant larvae acts together with numb in notch inhibition and cell fate specification in the Drosophila adult sensory organ precursor lineage. Curr Biol. 13, 778-783 (2003).
check_url/2706?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Zitserman, D., Roegiers, F. Live-cell Imaging of Sensory Organ Precursor Cells in Intact Drosophila Pupae. J. Vis. Exp. (51), e2706, doi:10.3791/2706 (2011).

View Video